[发明专利]一种阳离子聚丙烯酰胺反相微乳液的制备方法

说明书

技术领域：本发明属水溶性高分子材料合成技术领域，涉及高固含量、高分子量、低乳化剂添加量及可高速溶解的一种阳离子聚丙烯酰胺反相微乳液的制备方法。

背景技术：丙烯酰胺易于聚合得到水溶性高分子材料聚丙烯酰胺，其按离子特性分可分为非离子、阴离子、阳离子和两性型四种类型。其中，阳离子型的聚丙烯酰胺是一种带有阳离子基团的线性高分子聚合物，由于其带有相对固定的正电荷，因此对带有负电荷的物体具有很强的结合力，常用作合成材料的抗静电剂、杀菌剂、纺丝油剂、钻井泥浆添加剂等。如果阳离子型的聚丙烯酰胺可以具有高分子量和高固含量，则会呈现出中性高聚物不具备的吸附、电子中和、离子交换等优异的物理化学功能，从而在造纸、冶金、纺织、石油工业、环保等相关行业获得广泛应用。

当前，制备阳离子型聚丙烯酰胺的方法基本分为四类：固体粉末、聚合物水溶液、反相微乳液和“水包水”型乳液。关于该聚合物产品，已有很多研究成果出现，但是都存在一些缺陷。马伟伟等(马伟伟,窦宇,梁春明,仲伟海.反相微乳液聚合制备新型阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂[J].造纸化学品,2011,01:15-17.)以丙烯酰胺(AM)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)为共聚单体,采用反相乳液微聚合法合成了稳定的聚丙烯酰胺微乳液，乳化剂用量为10％，单体质量分数为30％。沈一丁等(沈一丁,李刚辉,李培枝.疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺的溶液性能与应用研究[J].现代化工,2007,04:38-40+42.)用丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、丙烯酸十八酯(OA)为聚合单体,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为乳化剂,通过自由基胶束聚合在45℃下反应12h即可制备出疏水缔合型阳离子水溶性共聚物PADO，性能较好，但反应时间较长。US006025426公开了一种在盐水介质中的丙烯酰胺与一种阳离子单体共聚的分散体系，得到的产品具有较高分子量同时溶解速度较快，但是聚合速度不好控制。CN101016352A公开了一种阳离子聚丙酰胺“水包水”乳液的合成方法，得到的产品有效含量约3％wt，表观粘度大于30000mpa·s，有效物含量低，流动性差。

总的来说，目前市场上用量最大的是固体粉末产品，通常是由溶液聚合后粉碎或者反相悬浮聚合法制备而成，能够获得相对分子量较高、单体有效含量约为20～30％的产品，但是此过程需要脱除大量的水分因而会造成很大的能耗，虽然运输较为方便，但是溶解很慢，应用时存在一定的局限性，并且溶解设备需要占据很大的空间。聚合物水溶液产品和“水包水”型乳液的产品粘度过高、相对分子量较低、有效含量也偏低，限制了其应用。反相微乳液产品也被称为油包水型乳液产品，其制备过程中单体有效含量高、反应时间短、操作简便，溶解速度快，获得了良好的应用。但是也有值得改进的空间，例如进一步降低乳化剂的添加量从而降低成本、改变单体种类获得更高分子量的产品、实现高速溶解，在使用方面更为方便等。因此，随着工业的不断发展，迫切需求兼具高固含量、高分子量、高稳定性、低乳化剂添加量、能高速溶解的阳离子聚丙烯酰胺产品。

发明内容：本发明克服了上述现有技术的缺点，提供了一种具有高固含量、高分子量、低乳化剂添加量及可高速溶解的聚丙烯酰胺反相微乳液的制备方法。

本发明为一种阳离子聚丙烯酰胺反相微乳液的制备方法，其特征在于：

将丙烯酰胺类单体、阳离子单体和疏水缔合单体配置成50％～70％的单体水相溶液，加入少量络合剂，强力搅拌的同时将单体水溶液滴加入乳化剂和溶剂油构成的油相体系中，通高纯氮气驱氧30分钟，升温至25～45℃，加入引发剂，控制体系温度在50℃以下，聚合2～4小时，最后加入反相剂，得到透明或半透明的反相微乳液；制得的聚丙烯酰胺反相微乳液用甲醇沉淀出固体，经丙酮洗涤，真空干燥后，测得反相微乳液的固含量达到30～50％，残留单体含量小于0.1％；

其中：

所述的水相溶液体系的组成质量分数为：丙烯酰胺类单体30％～50％；阳离子单体5～10％；疏水缔合单体5-10％；其余成分为去离子水；

所述丙烯酰胺类单体为丙烯酰胺或丙烯酰胺与丙烯酸、2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸、N,N-二烷基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮其中一种或多种的混合物；

所述阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵[DMC]、二甲基二烯丙基氯化铵[DMDAAC]、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵[DAC]其中一种或多种的混合物；